：首先来个阅读理解：
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问题：上文提到的现象可能发生吗？硬盘的重量会因为存储内容的不同而改变吗？如果不是，为什么？如果是，从物理上来说明原因。
存储文件时，存储介质会发生什么变化？这种变化会不会引起介质质量的改变？存储不同文件时，介质的变化是一样的吗？ 这就涉及到硬盘和其它存储介质的材料、各磁道在存储时发生的变化等等。做IT的专业人士应该可以回答。  |
It seems sombody has way too much time, energy and resources.  |
Yeah. I am kinda hungry and ignorant for knowledge and new ideas, like a child. And I'd love to stay hungry and ignorant for a long time, maybe lifetime, though I don't have that much time or energy as thought, which is really a pity. 本贴由[色盲]最后编辑于：2008-7-31 0:50:44 |
I googled it and found some people were talking about it couple of weeks ago. Check this out: Does my ipod weigh more when songs are loaded onto it? |
我以为色盲MM以此帖是想引出一些基础科学知识的讨论.比如说, 1. MP3 及计算机硬盘的记忆原理,即铁磁材料磁畴的不同取向,等. 2. 封闭体系(电池)中电化学反应中的质量守衡原理.如:电解水产生氧气和氢气,尽管有能量的输入,但反应前物质和反应后物质的总质量是不变的.(此处用E = mC^2是不对的) 3. 科学测量中的有效数字的问题. 分析天平一般只能测到小数点后的第四位.故数0.000x中的x是一不确定数,即带有+或-0.0002的不确定度.小数点后多于四位数字是无效的. 其实,我以为此老兄在做测量时可能还在吃French fries or Kentucky chicken.-------So the greasy fingers.... |
重量变化是有可能的. MP3大多用闪存(flash memory), 不是传统的铁磁材料做的了, 而是基于 metal-oxide semiconductor field effect transistors (MOSFET). 具体的储存原理我也不懂, 更说不清. 是否会重量变化要从材料微观变化的角度来看才行(单单从电子学的角度还不行). 我没有做过这方面的, 只知其涉及电子在电压的驱动下的注入(injection)和消散, 有所谓的"高电平"和"低电平"之分. 这样, 按我的傻瓜加外行的想法, 储存如果伴随着储存元件内总电子数的增多(大量), 那增重完全是合理的结果 ---- 如真是这样, 就很科学, 不是八卦. 等待大家一起prove 或 disprove. 本贴由[husonghu]最后编辑于：2008-8-1 1:20:5 |
How does flash memory work?Flash memory can be read or programmed one byte or word at a time in a random access pattern.
· Flash memory comprises cells or transistors made of a thin oxide layer. · The cell has two transistors at its ends called the floating gate and the control gate. These operate on the 0 and 1 value concept. · Applying an electric charge to the circuit runs Read/Write actions. · Flash memory works using the tunneling principle to change the position of electrons in the floating gate. · A charge of 10 to 13 volts is usually applied to the floating gate. Once charged, the electrons in the floating gate move to the other side of the oxide layer and change the charge to negative thus forming a barrier between the control and the floating gate. · The threshold value of the charge regulates the functioning. When the flash memory is blank, then the value is one.
There are two basic forms of flash memory based on the logic gate: NOR flash and NAND flash. The NOR flash uses two gates and the NAND flash uses tunnel injection for writing and tunnel release for erasing.
还有, 还有:
Flash memorySince the mid-1960s, when the great potential of metal-oxide semiconductors (MOS) technology to lead to high-density and high-performance became known, chip makers were thinking hard of how to solve the main problem associated with the MOS memory concept - its volatility. System (main) memory is called RAM (Random Access Memory) and is most responsible for handling operating and application needs. Unfortunately, RAM loses all data when the system is powered down. Thus, RAM belongs to the so-called Volatile Memory. Another type of memory is called ROM, or Read Only Memory. ROM has data permanently stored even when the system is off. ROM represents Nonvolatile Semiconductor Memory (NVSM) technology. The first solutions for the volatility problem came in 1967 and in form of the floating gate concept and the metal-nitride-oxide-semiconductor (MNOS) memory device. A UV-erasable Programmable ROM (PROM / EPROM) of 1 Kb became widely available in 1971. In 1983, 16 KB EEPROM were introduced. There are three types of ROM: PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), and EEPROM (Electrically Erasable PROM). PROM can not be changed after being recorded once. EPROM allows manufacturer to remove one set of instructions in exchange for another set. EEPROM is upgraded by 'flashing' the chip and is called Flash ROM. This is done with the help of a special software program that stores new data on the chip. The term Flash refers to the fact that the entire content of the memory chip is erased in one step. Basic principles The basic operating principle of non-volatile semiconductor memory devices is the storage of electric charges in the gate insulator of a MOSFET. The EPROM was the first NVM that could be electrically programmed by the user and erased later. EPROM devices work on the floating gate cell concept and use (at present) hot-electron injection. EPROM devices are not electrically erasable and require UV light to erase the memory. Both operations - programming and data erasing can be done by the user equipped with EPROM programmer and UV light source. Flash memory is called so because the entire sections of the microchip are erased at once or (flashed). The erasure is caused by Fowler-Nordheim tunneling. Flash memory is used in the digital cameras and camcorders (still image), digital cellular phones, PC cards for laptop PCs, audio digital recorders, PDAs, GPS, answering machine sets. Flash memory cards lose power when they are disconnected (removed) from the PC, yet the data stored in it is retained for indefinitely long time or until it is rewritten. |
我问的确实是存储介质在存储时所发生的变化。这里的质量变化不考虑仪器量程的问题，只是纯物理学上面的讨论。 |
闪存原理： 无论NAND还是NOR，都是闪存(Flash Memory)家族中的成员，两者在基本的数据存储方式和操作机理上都完全相同。闪存以单晶体管作为二进制信号的存储单元，它的结构与普通的半导体晶体管 (场效应管)非常类似，区别在于闪存的晶体管加入了“浮动栅(floating gate)”和“控制栅(Control gate)”—前者用于贮存电子，表面被一层硅氧化物绝缘体所包覆，并通过电容与控制栅相耦合。当负电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时，该NAND 单晶体管的存储状态就由1变成0。相对来说，当负电子从浮动栅中移走后，存储状态就由0变成1；而包覆在浮动栅表面的绝缘体的作用就是将内部的电子“困住”，达到保存数据的目的。如果要写入数据，就必须将浮动栅中的负电子全部移走，令目标存储区域都处于1状态，这样只有遇到数据0时才发生写入动作—但这个过程需要耗费不短的时间，导致不管是NAND还是NOR型闪存，其写入速度总是慢于数据读取的速度。 －－－－－－ 讨论题：MP3和WORD文档的重量,3种情况： 1、闪存用 1 初始化： 拷入文件后电子数量增加－－闪存变重； 2、闪存用 0 初始化： 拷入文件后电子数量减少－－闪存变轻； 3、用过的闪存： 尽管做了格式化，0和1的数量不定，拷入文件后闪存变重或变轻； （拷贝前后电子数相同的几率极小） －－－－－－ 两个MP3文件的‘0’‘1’值的数量如果分别能确定则可确定闪存重量之变化！ －－－－－－ 关于WORD文件： WORD文件不能简单的以字数相差几个字论文件的大小和‘0’、‘1’数量的多少，WORD文件的存储格式请查阅微软的相关资料。 －－－－－－ 不同的闪存芯片的差异：电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 同一闪存的历史时期差异：晶体衰老，电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 不同微机的差异：不同微机加载到控制栅的电压不同，电子注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 同一微机不同USB口的差异：USB1、USB2 …… 存在差异， …… 。 －－－－－－ 同一微机的历史时期差异：微机电源元件衰老，主板元件的衰老， …… 。 －－－－－－ …… …… 。
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闪存原理： 无论NAND还是NOR，都是闪存(Flash Memory)家族中的成员，两者在基本的数据存储方式和操作机理上都完全相同。闪存以单晶体管作为二进制信号的存储单元，它的结构与普通的半导体晶体管 (场效应管)非常类似，区别在于闪存的晶体管加入了“浮动栅(floating gate)”和“控制栅(Control gate)”—前者用于贮存电子，表面被一层硅氧化物绝缘体所包覆，并通过电容与控制栅相耦合。当负电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时，该NAND 单晶体管的存储状态就由1变成0。相对来说，当负电子从浮动栅中移走后，存储状态就由0变成1；而包覆在浮动栅表面的绝缘体的作用就是将内部的电子“困住”，达到保存数据的目的。如果要写入数据，就必须将浮动栅中的负电子全部移走，令目标存储区域都处于1状态，这样只有遇到数据0时才发生写入动作—但这个过程需要耗费不短的时间，导致不管是NAND还是NOR型闪存，其写入速度总是慢于数据读取的速度。 －－－－－－ 讨论题：MP3和WORD文档的重量,3种情况： 1、闪存用 1 初始化： 拷入文件后电子数量增加－－闪存变重； 2、闪存用 0 初始化： 拷入文件后电子数量减少－－闪存变轻； 3、用过的闪存： 尽管做了格式化，0和1的数量不定，拷入文件后闪存变重或变轻； （拷贝前后电子数相同的几率极小） －－－－－－ 两个MP3文件的‘0’‘1’值的数量如果分别能确定则可确定闪存重量之变化！ －－－－－－ 关于WORD文件： WORD文件不能简单的以字数相差几个字论文件的大小和‘0’、‘1’数量的多少，WORD文件的存储格式请查阅微软的相关资料。 －－－－－－ 不同的闪存芯片的差异：电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 同一闪存的历史时期差异：晶体衰老，电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 不同微机的差异：不同微机加载到控制栅的电压不同，电子注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 同一微机不同USB口的差异：USB1、USB2 …… 存在差异， …… 。 －－－－－－ 同一微机的历史时期差异：微机电源元件衰老，主板元件的衰老， …… 。 －－－－－－ …… …… 。 |
电子有多重？能用色盲JJ的分析天平称出电子数变化时的重量差异吗？ |
不是称量一个电子，是若干。 没有人叫您称重一个电子！
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称重的是几毫克或几十毫克的电子。 您买小米时称重过一个米粒的重量吗？
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譬如说，手头有一个4G的U盘，借用色盲JJ的分析天平（请色盲JJ提供天平的有关参数），请介绍一下怎样来称这U盘空白时和存入文件后的重量差。 |
我想不会发生这种事，存贮是0-1的变化，看重是磁场的变化，如果你的秤能量磁场和电子，你能出结果。电池在充放电时，只一次来讲量不出来，不要把电池当水缸 |
160G的ipod 有 160 x 1024^3 x 8(bit) 个存储单元,每个存储单元“困住”1000个电子, 可能增加的最大重量 = 160 x 1024^3 x 8 x 1000 x 9.1 x 10^-31 = 1.3 x 10^-15kg,而 化学分析天平精度为10^-7kg,两者相差8个数量级. |
俺的意思是目前技术水平下的分析天平还无法测出多几个电子少几个电子的重量差异。 |
http://www.ciol.com/content/news/2004/104121703.asp |
http://www.freepatentsonline.com/5740104.html |
太无知了，称重不是必须用天平！ 物理学家不是早就称出电子重量（质量）了吗！ 称星球不需要任何称重的量具！
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谁说一个单元困住1000个电子？发烧说胡话吧！
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对了，不称那一粒米，要得是称重那一袋米！
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楼主的问题是：U盘的重量变化 －－－－－－－－－－－ 要明确：U盘前后保存的电子数量不等，所以质量肯定有变化。 存储单元电子数量的变化量相当大，可以从‘读’出数据为证，数量少了不可以读出，有一个阈值。 质量或重量不是必须使用称重量具，微粒子和星球的质量是间接计算出来的。 －－－－－－－－－－－ 误区1：称重一个或几千、几万个个电子重量是与题不相关的。 误区2：称重天平的量程与精度也是与题不相关的。即使无任何量具也可以间接计算的。 误区3：磁盘与U盘的存储原理混为一谈，二者的存储原理是不一样的。 误区4：电子有质量，磁场无质量。 |
问得好！ 科学必须严谨！ |
请阅读者仔细阅读，不要提风马牛不相及或极初级的问题 闪存原理： 无论NAND还是NOR，都是闪存(Flash Memory)家族中的成员，两者在基本的数据存储方式和操作机理上都完全相同。闪存以单晶体管作为二进制信号的存储单元，它的结构与普通的半导体晶体管 (场效应管)非常类似，区别在于闪存的晶体管加入了“浮动栅(floating gate)”和“控制栅(Control gate)”—前者用于贮存电子，表面被一层硅氧化物绝缘体所包覆，并通过电容与控制栅相耦合。当负电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时，该NAND 单晶体管的存储状态就由1变成0。相对来说，当负电子从浮动栅中移走后，存储状态就由0变成1；而包覆在浮动栅表面的绝缘体的作用就是将内部的电子“困住”，达到保存数据的目的。如果要写入数据，就必须将浮动栅中的负电子全部移走，令目标存储区域都处于1状态，这样只有遇到数据0时才发生写入动作—但这个过程需要耗费不短的时间，导致不管是NAND还是NOR型闪存，其写入速度总是慢于数据读取的速度。 －－－－－－ 讨论题：MP3和WORD文档的重量,3种情况： 1、闪存用 1 初始化： 拷入文件后电子数量增加－－闪存变重； 2、闪存用 0 初始化： 拷入文件后电子数量减少－－闪存变轻； 3、用过的闪存： 尽管做了格式化，0和1的数量不定，拷入文件后闪存变重或变轻； （拷贝前后电子数相同的几率极小） －－－－－－ 两个MP3文件的‘0’‘1’值的数量如果分别能确定则可确定闪存重量之变化！ －－－－－－ 关于WORD文件： WORD文件不能简单的以字数相差几个字论文件的大小和‘0’、‘1’数量的多少，WORD文件的存储格式请查阅微软的相关资料。 －－－－－－ 不同的闪存芯片的差异：电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 同一闪存的历史时期差异：晶体衰老，电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 不同微机的差异：不同微机加载到控制栅的电压不同，电子注入到浮动栅中时就会存在数量差异。 －－－－－－ 同一微机不同USB口的差异：USB1、USB2 …… 存在差异， …… 。 －－－－－－ 同一微机的历史时期差异：微机电源元件衰老，主板元件的衰老， …… 。 －－－－－－ …… …… 。 |
单元有1成为0，不是多‘几’个或少‘几’个电子，是差别很多！
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“是差别很多”中的“很多”究竟是多到什么程度？像您上面帖子中说的 “称重的是几毫克或几十毫克的电子。 您买小米时称重过一个米粒的重量吗？” 中的“几毫克或几十毫克”吗？您用的U盘（闪存）容量多大？能盛下几毫克或几十毫克的电子的U盘该多大？其自身重量几何？何年何月才能制造出合您心意的天平？ 请想一想“相对误差”这一概念。 |
请看清原题，讨论的是为什么用分析天平会称出不同重量！ 中学生都知道，电子有重量。电子多了当然会“重一点”。但这能用分析天平称出来吗？原文中所说的称出来的重量差是由于电子个数的多少造成的吗？ 是谁在想把网友引入“误区”？ |
“请阅读者仔细阅读，不要提风马牛不相及或极初级的问题”-----貌似您不屑“极初级的问题”。您再看看原题，高级吗？属您的“误区”吧！您怎么也进来掉入了“误区”？ 有一类狡辩者的惯用手法是：先把别人的意思歪曲或篡改，再来加以批驳。俺看见过，从前这坛上有一个叫“奥数X牌”的，表演了一番，结局如何，资深GGJJ们都知道。还有个叫“随便XX”的，拿着教训人的腔调上坛来，结果呢，有一位网友说得好：“不敢来随便XX了”。几个月后，憋不住了，又以“我来XX”来指手划脚，想给人零分，没两下，又露了底。何苦呢！ 绝大多数朋友到这里是来求知、娱乐，坛上人人平等。无论在坛下身份多高，上坛来就是一个网友而已。（这是俺老师跟俺说的，俺是学舌 ） |
甚至没有明确的结论也没关系. 从"质"方面说 ----- 依我之见,此题首先涉及对闪存工作原理的理解.很显然,事先并不是所有的人都明确了解闪存和其工作原理(不要说详细的原理,即便是大体的原理,比如用什么材料,是否涉及电荷移动,开始时也不甚了了). 现在好多了. 这是从此题得到的最大增知. 还有些不是很明确,比如储存量与电荷量的关系(定量). 从"量"方面说 ----- 有些网友在分析天平是否能称出所考虑的重量变化上着眼,也很有见地. 这是一个量的问题. 虽然还不能肯定, 但看来用分析天平很可能称不出. 这也是从讨论本题的一个收获. 色盲M的补充说明放在同一题下就好,看来大家还是喜欢在原题下跟贴. |
俺以为第二个问题“硬盘的重量会因为存储内容的不同而改变吗？”是第一个问题“上文提到的现象可能发生吗？”的强调和复述，因为“上文提到的现象”就是“硬盘的重量貌似会因为存储内容的不同而改变”啊，但没想到JJ是在把第一个问题抽象化理论化后提升成第二个问题的。俺太笨，55555，是俺进入了“误区”  ，以后好好向JJ学习。对不起喽，花大哥（姐？） 。 |
硬盘是磁记录原理：物理上的最小磁单元称为‘磁畴’（可查阅大学‘电磁学’任何版本）。 无磁性即磁畴是杂乱无章的排列；1000Hz/2500Hz频率的信号分别记录0/1，两种频率的信号均使磁畴进行了有规律的排列，磁畴多少无变化！由0改写1或由1改写为0，仅是磁畴进行了重新排列，并无质量变化。所以磁盘上数据存储量的改变不能引起磁盘质量变化！ |
讨论的是“重量”。磁盘是在地球磁场中，那么由地球引力和磁力合成而表现出的磁盘的“重量”会不会变化呢？ |
1、磁记录0/1不是磁极的方向决定，是一段磁道长度上由1000/2500Hz的电信号引起的磁畴排列（注），读取时此单位长度上的磁信号转变成1000/2500Hz电信号。单个磁畴为极小的尺寸与分子同数量级，现在人们还不能控制单个磁畴的磁化方向（电磁学）（与原子技术、纳米技术两回事）。 注：最新的垂直记录技术则是在盘片厚度方向上，所以能记录更多数据，单碟>=250G即是。 结论：0/1信号的改变仅是磁畴排列的改变，因此不改变硬盘的质量 －－－－－－－－－－－－－－ 2、光盘： A、光盘生产线上生产的光盘是由模盘压制的，上面有凹坑为1，镜面（平面）为0。生产效率高，几秒钟生产一张。光接收器在0/1间设定了一个阈值。 B、刻录盘是由高能量激光束照射使化学介质分解，形成空洞，因此光线透射几乎无反射为1。 结论：压制盘不考虑模具微乎其微的磨损，压制前后压制盘无质量变化。 如果忽略光子质量（物理上允许的），按照化学守恒计算，刻录盘前后质量无变化。 －－－－－－－－－－－－－－ 闪存原理是正确的。 |
为了突出论证的有力有节，与论题无关的内容是否可以删减，读起来会更流畅。 |
俺说的是天平上显示出的“重量”，不是“重力”。 最后一句还着点边。“硬盘已经磁屏蔽”，是100%屏蔽？ |
磁畴的重新排列，不要误解为磁盘有了磁性！ 因为铁磁介质的磁畴容易被控制排列，所以被人们用来记录信号，但铁磁介质并不就是磁铁！ |
哈哈！这不是理睬了？ |
谢谢答复 |
如果说讨论有离题的地方，责任应该在我，因为我的原题没有明确地说明讨论的范畴。我引的帖子是幽默坛的，当时只关注里面提到的质量变化问题，没有注意它的“实验”所使用的工具。我的原意是在领会幽默之余，就一些基本的物理问题，进行讨论，也希望这种开放式的讨论引来各位网友发表真知灼见，达到互相学习的目的。相信不同的意见瑕瑜互见，兼收并蓄，定有裨益，所以我以为不必删除。 感谢大家参与讨论。  我在上面帖了修改后的题目，意在明确讨论的范围和目的。过几天我会把各位的意见总结一下，发在上面的帖子下面。希望以此陋砖引得真玉。 |
1、电路中能保存/卸载电荷（高/低电平）的1bit电路，通常有几个元器件组成为一单元电路,即存储单元。 硬盘读写数据改变的是一段磁道长度上的磁畴排列，在磁道此长度上的磁信号为1bit, 我忘记了，可以查资料的，所以虽都是3.5英寸的单盘片，柱面（同心圆）越多（越密），磁道就越长，存储量越大。 闪存上是单元电路，单元电路越多存储量就越大。 举个例子：一个开关、一个灯泡，几段导线就可以组成一个单元电路，灯泡亮为1，灭为0。 －－－－－－－－－－ 2、刻录盘上的化学物质是分解反应，由不透光到透光，不是凹坑！该物质并为消失。 举个例子：照相底片上的溴化银遇光分解为银盐+其它溴化物，银盐沉积在原来透光的胶片上使该部不透光. (当然透光程度与曝光量有关),曝光前后底片总质量不变（光子可略、经典物理学中光子质量＝0）。 不好意思，我的专业是物理+计算机，化学差许多，光盘上的化学物质是何？溴化银遇光的化学方程式我写不出来，可以去问化学老师。 |
您不是说“称重的是几毫克或几十毫克的电子”吗？俺理解为您是认可了“用天平来称”才这么说的。否则，您这句话倒是让人“不理解”了。 |
按您这么一说，您自己上面的“为什么非用天平来称...”也是“与题无关”的啰。恕俺理会。 您还说“对了，不称那一粒米，要得是称重那一袋米！”是什么意思？您是使用“称地球”的工具去称还是用“称电子”的工具去称？看来俺提的问题都是处于您的“极初级的问题”范围的边界上，让您既得“理会”又想“不理会”，左右为难了。真是对不起啊！但愿不要把俺也叱成“太无知了”。还好，俺跟老师学过点逻辑知识，学过点科学家怎样为人的知识，虽没学过电子学，但自持还不算太无知。 不管如何，从楼上几位（包括您）的帖子中学到不少知识。谢谢诸位！ |
哦，再问一个俺自己觉得不算极初级的问题。您说的100%是严格的100%还是99.后面若干个9的%？如果是严格的100%，能否指出出处？俺好去查阅学习。谢谢了！ |
read a book about talking Effective Mass of electrons in Solid State Physics. "We have performed accurate measurements of the effective mass in a two-dimensional electron system in silicon by analyzing temperature dependence of the Shubnikov-de Haas oscillations in the low-temperature limit. We have found good correspondence with the sharp increase of the effective mass in the vicinity of the critical electron density previously obtained from parallel field magnetoresistance [Shashkin et al., Phys. Rev. B 66, 073303 (2002)]. The measurements in tilted magnetic fields have shown that, in contrast to existing theories, the effective mass is independent of the degree of spin polarization, which points to spin-independent origin of the enhanced effective mass." |
read a book about talking Effective Mass of electrons in Solid State Physics. "We have performed accurate measurements of the effective mass in a two-dimensional electron system in silicon by analyzing temperature dependence of the Shubnikov-de Haas oscillations in the low-temperature limit. We have found good correspondence with the sharp increase of the effective mass in the vicinity of the critical electron density previously obtained from parallel field magnetoresistance [Shashkin et al., Phys. Rev. B 66, 073303 (2002)]. The measurements in tilted magnetic fields have shown that, in contrast to existing theories, the effective mass is independent of the degree of spin polarization, which points to spin-independent origin of the enhanced effective mass." |
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